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23.1: Was sind Osmoregulation und Ausscheidung?
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PROTOKOLLE

23.1: Was sind Osmoregulation und Ausscheidung?

Um ihre Lebensfunktionen erhalten zu können, müssen die Organismen ihre Körperflüssigkeiten in konstanten Temperaturen und konstantem pH-Wert halten und gleichzeitig spezifische Konzentrationen gelöster Stoffe beibehalten. Die Osmoregulation ist der Prozess, der den Gehalt an gelösten Stoffen und Wasser ausgleicht.

Osmose ist die Neigung des Wassers, sich von Lösungen mit niedrigeren Ionenkonzentrationen oder Osmolaritäten zu solchen mit höheren Ionenkonzentrationen zu bewegen. Osmose entsteht als Reaktion auf Unterschiede in den molekularen Konzentrationen von Lösungen, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind.

Durch solche Membranen getrennte Körperflüssigkeiten enthalten Wasser, Nicht-Elektrolyte und gelöste Elektrolyte, die sich in Wasser in Ionen auflösen. Sowohl Elektrolyte als auch Nicht-Elektrolyte beeinflussen das osmotische Gleichgewicht. Da jedoch der wichtigere Faktor für die Osmose die Anzahl der gelösten Stoffe und nicht die Größe ist, ist der Beitrag der Elektrolyte bedeutender.

Im Gegensatz zu Wasser können Elektrolyte nicht passiv durch Membranen diffundieren, sondern sind auf erleichterte Diffusion und aktiven Transport angewiesen. Bei der erleichterten Diffusion bewegen Kanäle auf Proteinbasis gelöste Stoffe durch die Membranen. Umgekehrt wird Energie verwendet, um Ionen gegen Konzentrationsgradienten beim aktiven Transport zu bewegen.

Wenn Tiere Nahrung zu sich nehmen, wird nicht verwertbares Material aus dem Körper ausgeschieden. Die Ausscheidungssysteme in der Natur beinhalten Kompromisse zwischen Energie-und Wassereinsparung.

Stickstoff gehört zu den wichtigsten Abfallstoffen im Körper. Überschüssiger Stickstoff bildet Ammoniak, das toxisch ist und daher ausgesondert werden muss. Einige Tiere scheiden Ammoniak direkt aus, andere wandeln es zunächst in Harnstoff oder Harnsäure um, die weniger giftig sind. Die Umwandlung von Ammoniak erfordert mehr Energie als die direkte Ausscheidung, spart aber mehr Wasser.

Transport-Epithelien vermitteln oft Osmoregulation und Ausscheidung. Diese spezialisierten Zellen bewegen gelöste Stoffe und sind in den Ausscheidungsorganen des gesamten Tierreichs zu finden. Man findet sie in den Malpighia-Tubuli der Insekten, in den Kiemen der Fische bis hin zu den Nieren von Wirbeltieren.

Typischerweise in röhrenförmigen Netzwerken mit großer Oberfläche organisiert, helfen die Transportepithelien oft sowohl beim Wasserhaushalt als auch bei der Abfallbeseitigung. Einige Seevögel haben zum Beispiel Nasendrüsen, die Salz aus dem Blut entfernen und es aus den Nasenlöchern ausscheiden, so dass sie Meerwasser aufnehmen können.


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